Sturzbäche auf der Straße simulieren

Durch die 3D-Vermessung der Straßenoberflächen können Kommunen Risikobereiche bei Sturzfluten erkennen und bauliche Maßnahmen zur Vorbeugung effizient planen. eagle eye technologies ermöglicht es nun erstmals, dies mobil und somit wirtschaftlich für ganze Straßennetze durchzuführen.

Hochgenaue Straßendaten sind mittlerweile in vielen Bereichen einsetzbar. Ein weiteres Thema, das insbesondere in den letzten Monaten deutlich an Bedeutung gewonnen hat, ist die Simulation von sogenannten „Urbanen Sturzfluten“ und deren Auswirkungen. Vor dem Hintergrund des Klimawandels und den jüngsten Ereignissen im Frühjahr reicht es nicht mehr aus, die Kanalnetzberechnungen vor den gesetzlich vorgeschriebenen Hintergrund durchzuführen. Es gilt, das Risiko von Starkregenereignissen zu kalkulieren und entsprechende bauliche Maßnahmen vorbeugend möglichst kurzfristig umzusetzen. Aber welche Baumaßnahmen müssen getroffen werden, um das Risiko von Sturzfluten zu verringern? Ist der Bau zusätzlicher Regenrückhaltebecken notwendig, oder genügen kleine, aber wirksame Maßnahmen wie etwa höhere Bordsteinkanten, um Grundstücke wirkungsvoll vor dem Wassereintritt zu bewahren?

Um solche Fragen zu beantworten und ein effizientes aber auch kostengünstiges Risikokonzept umsetzen zu können, benötigt man allerdings sehr gute Bestandsdaten der Straßenoberflächen. Die 3D-Erfassung der Straßenoberfläche es nämlich, das Fließverhalten des Oberflächenwasser genau zu simulieren und so nicht nur gefährdete Bereiche zu bestimmen, sondern auch die Wirksamkeit infrastruktureller Maßnahmen zu bewerten. Dies wird auch gesetzlich gefordert. Die DIN EN 752-2 und DWA-A 118 beispielsweise empfehlen explizit, das jeweilige Gefährdungspotenzial von Überflutungen zu berücksichtigen.

3D-Modell auf der Basis von Laserscandaten, die nach Angaben von eagle eye sehr gut für Flächenauswertungen geeignet sind.

3D-Modell auf der Basis von Laserscandaten, die nach Angaben von eagle eye sehr gut für Flächenauswertungen geeignet sind. Bild: eagle eye technologies

„Doch meist fehlt es an exakten topographischen Straßendaten, um die tatsächlich kritischen Stellen an der Oberfläche zu identifizieren“ sagt Dr. Johannes Ludwig, Geschäftsführer der eagle eye technologies in Berlin. Das Unternehmen bietet mit seinen Spezialfahrzeugen eine Lösung, um hochgenaue topographische Daten des Straßenraums schnell und präzise mit garantierten Auflösungen von unter einem Zentimeter Genauigkeit zu erfassen und zu visualisieren. Die Verwendung der Daten im Rahmen eines 3D-Modells zur Überflutungsund Abflusssimulation ist neben den klassischen Nutzungsbereichen wie etwa dem Straßenerhaltungsmanagement in den letzten Jahren verstärkt in den Blickwinkel gerückt, schließlich können Brüche in der Straßenoberkante, Absenkungen, Einfahrten oder aber auch Mauern und Treppenabsätze das Überflutungsrisiko maßgeblich beeinflussen. Noch deutlicher werden die Vorteile der einmal erfassten Bestandsdaten für die Maßnahmenplanung. „Auf Basis unserer vermessungstechnischen Befahrung kann man schnell erkennen, ob eine einfache Erneuerung eines Bords oder eines Rasenkantensteins bereits ausreicht, um die Fließrichtung des bei Starkregenereignissen ausgetretenen Wassers in die richtigen Bahnen zu leiten“, sagt Ludwig.

Besonderen Auftrieb verleihen den hochgenauen 3D-Straßenmodellen auch die aktuellen Entwicklungen auf dem Gebiet der hydrodynamischen Simulationsmethoden. Diese bieten inzwischen sogar die Möglichkeit, Fließvorgänge im Kanal, bei Gewässern und an der Straßenoberfläche kombiniert zu simulieren. Kommunen setzen aber in einem ersten Schritt häufig auf einfache GIS-basierte Simulationen, bei denen Gelände und Straßenkörper alleine als Simulationsgrundlage dienen. Schon hier erkennt man sehr schnell Gebiete mit hohem Risiko. „Die Straßenbefahrung liefert dabei die Grundlage, um belastbare Simulationsergebnisse zu erhalten“, weiß Ludwig.

eagle eye technologies hat bereits in zahlreichen Gemeinden hochgenaue Stereomessbild– und Laserscanbefahrungen für die Ermittlung solcher Grundlagendaten vorgenommen. „Hierbei kommt unser selbst entwickeltes System, bestehend aus einer eigenen hochgenauen Navigationslösung im Verbund mit den Stereomessbildern, dem Laserscanner und vielen weiteren Sensoren zum Tragen und liefert ein Ergebnis, das mit einer terrestrischen Vermessung gleichzusetzen ist“, ist Ludwig überzeugt. Diese Ergebnisse könnten, so das Unternehmen, mit einfachen Einzel- oder Panoramabildbefahrungen – selbst im Verbund mit Laserscannern – nicht erreicht werden.

Die Gefährdungsbereiche werden dabei mittels einer Stereomessbildund Laserscanbefahrung von eagle eye technologies hochgenau erfasst. „Es hat sich gezeigt, dass Laserscandaten vor allem für eine flächenhafte Auswertung und für sogenannte Lichtraumprofile besonders gut geeignet sind“, so Ludwig. Punktförmige Objekte hingegen lassen sich besser aus Stereobildern identifizieren und erfassen.

So ist das Hochwasser-Risikomanagement für einige Kommunen auch ein Grund mehr für eine Straßenbefahrung. Auch kleine Gemeinden wie etwa Winkelhaid bei Nürnberg haben ihr Netz von eagle eye befahren lassen, um Abflussvorgänge auf den Straßenflächen bei Starkregen zu simulieren. Auch bei der Kreisstadt Weißenburg in Mittelfranken ging es um die Frage, welche baulichen Maßnahmen im Einzugsgebiet eines Regenüberlaufbeckens am besten geeignet waren. Bei solchen Anforderungen wird die gesamte Oberflächenbebauung des zu erfassenden Straßenbereiches sowie aller Bruchkanten erfasst. Konkret werden Fahrbahnbegrenzungen in ihrer Lage und Höhe linienhaft erfasst.

Hinzu kommen alle weiteren relevanten Begrenzungen wie die Hinterkanten von Gehwegen, Mauern, Stützmauern oder Treppen und viele andere. In einem weiteren Schritt werden zusätzlich Abläufe oder Kanaldeckel als Punktobjekte erfasst. In den Bereichen, die nicht eindeutig aus der Befahrung heraus auszuwerten sind, etwa bei Unterführungen oder im Bereich von Treppen und Durchlässen, kann bei Bedarf von den eigenen eagle eye-Messtrupps ein Feldvergleich durchgeführt werden. Hinzu kommen die Laserscandaten, die vor allem geeignet sind, um die Straßenflächen in 3D zu erfassen. Innerhalb des 3D-Geländemodells des gesamten Straßenraums werden sie dann mit den photogrammterischen Daten vermascht. Dazu wird der Informationsgehalt der Scanpunktwolke im Innendienst reduziert und bereinigt. „Damit stellen wir einen vollständigen, für Planungszwecke ingenieurtechnisch einwandfreien verlässlichen Datensatz sicher“, verspricht Ludwig den Auftraggebern.

„Natürlich darf nicht vergessen werden, dass mit unserer Datengrundlage nicht nur Fragen wie etwa zu urbanen Sturzfluten als Spezialthema beantwortet werden können, sondern eine Vielzahl von verschiedenenen Fragestellungen. Damit steigt der Nutzwert der nur einmal zu erfassenden Daten um ein weiteres Anwendungsfeld“, berichtet Ludwig weiter aus der Praxis.

www.ee-t.de